照相舱门用于对飞机照相设备以及光学窗口的保护。飞机起飞和着陆时，照相舱门关闭；照相设备工作时，照相舱门打开。照相舱门的打开关闭通过电机驱动，通过螺旋传动将电机的旋转转化为照相舱门的平动。

　　使用软件HyperWorks模块MotionView/MotionSolve建立照相舱门的多体动力学模型，通过对模型的调试以及对标，得到高精度的照相舱门多体动力学刚柔耦合模型。通过刚柔耦合分析，对照相舱门零组件的刚度以及强度进行校核，同时得到丝杠的驱动力矩，用以指导电机功率的选择。

　　2照相舱门多体动力学模型的建立

　　照相舱门多体动力学模型采用CAD建模法，利用CAD软件Catia建立的照相舱门三维模型，附之材料属性，测量每个零件的质量、质心坐标以及质心转动惯量，直接输入到CAE软件HyperWorks中，模型外形由Catia模型直接导入。

　　刚体模型建立完成并通过调试仿真后，在该模型基础上，将照相舱门门体和传动机构替换成柔性体，螺栓采用刚性单元模拟。并采用模态综合法缩减模型自由度，提取有限元模型的前15阶模态进行柔性体建模，*终建立照相舱门的多体动力学刚柔耦合模型。

　　2.1子系统组成

　　A丝杠与支座的传动

　　此传动为螺旋传动，在多体模型中采用丝杠的旋转副，丝杆与支座的螺纹副，支座的平移副实现，如图1所示。

　　图1丝杠与支座的传动放大图片

　　图1丝杠与支座的传动

　　B滑轨与舱门的运动

　　上舱门通过丝杠驱动，在滑轨内运动；下舱门在滑轨内滑动，同时受到上舱门开关时限位块的驱动力；下舱门与滑轨采用平面副，舱门端头用BSTOP函数，下舱门从动通过固定在两个舱门上的Marker触发传感器实现；如图2。

　　C摩擦力

　　滑轨与舱门的摩擦力

　　取正压力为JOINT({joint.idstring)，O，3，0)，及**坐标下舱门与滑轨在Y方向的正压力；

　　取动摩擦系数为0.3，静摩擦系数为0.5，动摩擦转换系数为0.2mm/s，静摩擦转换系数为0.1mm/s；

　　则摩擦力的表达式为：

　　(-1)*VARVAL({mu_eff_trans.idstring))*VARVAL({norm_reac.idstring))

　　2.2刚柔耦合模型

　　在已建立的多体动力学模型（刚体）的基础上，建立支座、舱门、丝杠柔性体模型，取纵梁上表面为刚性（约束6个自由度），螺栓采用刚性单元模拟，运动副涉及铰链用刚性单元连接。图3是建立柔性体部件所需的有限元模型。

　　3照相舱门多体动力学分析

　　根据照相舱门开启和关闭的运动原理，建立了丝杠驱动舱门时的分析工况。输出了照相舱门运动过程中丝杠上的力矩曲线。通过刚柔耦合模型的建立，得到照相舱门关键零部件的应力及应变。

　　3.1模拟丝杠驱动照相舱门打开和关闭的分析工况

　　模拟丝杠驱动照相舱门完全打开运动(0-40秒)，照相舱门完全关闭(40-80秒)。

　　在整个模拟运动过程中，不仅能够观察到每个运动体的运动轨迹，还能够得到每个运动体或运动副在每个时间段的力或力矩值。丝杠驱动力矩曲线如图4所示。

　　3.2柔性体应力和变形分析

　　部分柔性体零部件在运动过程中的**应力和应变如图5~8所示。在整个运动过程中，机构零部件的应力和变形都较小。

　　4小结

　　综上，照相舱门在开启／关闭过程中结构强度满足设计要求；舱门**刚度变形1.26，出现在舱门中部，满足刚度要求，其余零部件刚度变形均较小；对照相舱门开启不会造成影响。

　　MotionView具有强大的仿真功能，通过刚柔耦合多体系统建模与仿真功能的应用，能够精确的得到设计人员所需要的设计数据，为产品设计及优化提供有力支持。
来源：http://articles.e-works.net.cn/cae/

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